JP3189910U - Particle monitoring device - Google Patents

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Abstract

【課題】エーロゾルを含むチャネル又は空間内の粒子を監視する装置を提供する。【解決手段】装置1は、入口チャンバ4と、エゼクタ24と、本質的に粒子のないガス流Cを、入口チャンバ4を介してエゼクタ24に送り込むように配置されるガス供給源6、16、18と、ガス供給源6、16、18及びエゼクタ24によってもたらされる吸引によってチャネル11又は空間から入口チャンバ4へとサンプル・エーロゾルの流れAをもたらすように配置される少なくとも1つのサンプル入口2とを備える。装置1は、サンプル・エーロゾルを本質的に粒子のないガス流Cに混合するために、サンプル入口2と入口チャンバ4との間に配置されるサンプル供給チャネル5をさらに備える。サンプル供給チャネル5は、サンプル・エーロゾルの流れAを本質的に粒子のないガス流Cとは反対方向に少なくとも部分的に方向付けるように配置される。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for monitoring particles in a channel or space containing an aerosol. A device (1) has gas supply sources (6, 16) arranged to send an inlet chamber (4), an ejector (24), and an essentially particle-free gas flow (C) into the ejector (24) through the inlet chamber (4). 18 and at least one sample inlet 2 arranged to bring sample aerosol flow A from channel 11 or space to inlet chamber 4 by suction provided by gas sources 6, 16, 18 and ejector 24. Be prepared. Device 1 further comprises a sample supply channel 5 located between the sample inlet 2 and the inlet chamber 4 to mix the sample aerosol into the essentially particle-free gas stream C. The sample supply channel 5 is arranged so as to orient at least partially the flow A of the sample aerosol in the direction opposite to the essentially particle-free gas flow C. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本考案は、粒子を監視する装置に関し、とりわけ、独立請求項1のプリアンブルに記載された装置に関する。   The invention relates to a device for monitoring particles, in particular to the device described in the preamble of the independent claim 1.

多くの工業プロセス及び燃焼プロセスにおいて微粒子が形成される。さらに、ダクト及び換気システム内に、並びに室内空間内に流れる吸い込み空気の中に、微粒子が存在する。さまざまな理由で、これらの微粒子が測定される。微粒子の測定は、それらによる健康への潜在的影響を理由に、並びに、工業プロセス及び燃焼プロセスの動作を監視することも理由に実施される場合がある。また、空気質を監視するために換気システム内の微粒子が測定される。微粒子を監視する別の理由は、工業プロセスにおけるナノサイズ粒子の使用及び製造の増加である。上記の理由により、信頼できる微粒子測定器及び方法が必要とされる。   Fine particles are formed in many industrial and combustion processes. In addition, particulates are present in the intake air flowing in the ducts and ventilation system and in the interior space. These microparticles are measured for a variety of reasons. Particulate measurements may be performed because of their potential health effects and also because they monitor the operation of industrial and combustion processes. Also, particulates in the ventilation system are measured to monitor air quality. Another reason for monitoring particulates is the increased use and production of nano-sized particles in industrial processes. For the above reasons, there is a need for a reliable particle measuring instrument and method.

微粒子を測定するための従来技術の方法及び装置の1つは、国際公開第2009/109688A1号の文献に記載されている。この従来技術の方法では、清浄で本質的に粒子のないガスが装置内に供給され、主流として、入口チャンバを介して装置内部に設けられたエゼクタに方向付けられる。さらに、清浄なガスは、入口チャンバに供給される前及びその間にイオン化される。イオン化された清浄なガスは、好ましくは音速で又は音速に近い速度でエゼクタに送ることができる。清浄なガスのイオン化は、例えばコロナ帯電器を用いて行うことができる。入口チャンバはさらに、微粒子を有するエーロゾルを含むチャネル又は空間と流体連通するように配置されたサンプル入口を備える。清浄なガスの流れ及びエゼクタは共に、サンプル・エーロゾルの流れがダクト又は空間から入口チャンバまで形成されるような、サンプル入口への吸引を生じさせる。したがって、サンプル・エーロゾルの流れは、例えばエゼクタへの側方流としてもたらされる。イオン化された清浄なガスは、粒子を帯電させる。帯電した粒子をさらに、エーロゾルを含有するダクト又は空間に戻すように案内することができる。よって、エーロゾルのサンプルの微粒子は、帯電した粒子によって運ばれる電荷を監視することによって監視される。自由イオンを除去すること、さらにイオン・トラップを用いて除去することが可能である。   One prior art method and apparatus for measuring microparticles is described in WO 2009/109688 A1. In this prior art method, clean and essentially particle-free gas is fed into the apparatus and directed as a main stream to an ejector provided inside the apparatus via an inlet chamber. Furthermore, the clean gas is ionized before and during the supply to the inlet chamber. The ionized clean gas can be sent to the ejector, preferably at or near sonic speed. The ionization of the clean gas can be performed using, for example, a corona charger. The inlet chamber further comprises a sample inlet arranged in fluid communication with a channel or space containing an aerosol with particulates. Both the clean gas flow and the ejector cause a suction to the sample inlet such that a sample aerosol flow is formed from the duct or space to the inlet chamber. Thus, the sample aerosol flow is provided, for example, as a side flow to the ejector. The ionized clean gas charges the particles. The charged particles can be further guided back into a duct or space containing the aerosol. Thus, aerosol sample particulates are monitored by monitoring the charge carried by the charged particles. It is possible to remove free ions and further using an ion trap.

微粒子監視装置に対する重要な要求の1つは、信頼できる動作及び効率的な動作である。さらに、これらの微粒子監視装置は、低いエネルギ消費で、且つ、微粒子測定をリアルタイムで継続的に実施するように動作され得ることも望ましい。   One important requirement for particulate monitoring devices is reliable and efficient operation. In addition, it is desirable that these particulate monitoring devices can be operated with low energy consumption and to continuously perform particulate measurement in real time.

意外にも、従来技術の微粒子測定装置における1つの問題は、サンプル・エーロゾルの流れの中の粒子に対する非効率的な帯電であることが分っている。本質的に粒子のないイオン化ガスのエゼクタまでの速度が高いとき、サンプル・エーロゾルの流れの中の粒子を帯電させるためには限られた時間しかない。サンプル・エーロゾルの流れの中の粒子の非効率的な帯電により、粒子の測定が信頼できないものになる。   Surprisingly, one problem with prior art particulate measurement devices has been found to be inefficient charging of particles in the sample aerosol stream. When the velocity of the essentially particle-free ionized gas to the ejector is high, there is only a limited time to charge the particles in the sample aerosol stream. Inefficient charging of the particles in the sample aerosol stream makes particle measurements unreliable.

国際公開第2009/109688A1号International Publication No. 2009 / 109688A1

本考案の目的は、従来技術の欠点が克服された又は少なくとも軽減された装置を提供することである。本考案の目的は、請求項1の特徴部分による装置によって達成される。当該装置は、サンプル・エーロゾルを本質的に粒子のないガス流に混合するために、サンプル入口と入口チャンバとの間に配置されたサンプル供給チャネルを備える。   The object of the present invention is to provide a device in which the disadvantages of the prior art are overcome or at least reduced. The object of the invention is achieved by a device according to the characterizing part of claim 1. The apparatus includes a sample supply channel disposed between the sample inlet and the inlet chamber for mixing the sample aerosol into an essentially particle-free gas stream.

本考案の好ましい実施例は従属項に開示される。   Preferred embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims.

本考案は、エーロゾルを含むチャネル又は空間内の粒子を監視する装置を提供する概念に基づく。当該装置内では、本質的に、サンプル・エーロゾルは、本質的に粒子のないガスに対する向流として装置に供給される。換言すると、サンプル・エーロゾルの流れは、サンプル・エーロゾルを本質的に粒子のないガス流に混合するために、本質的に粒子のないガス流とは反対方向に少なくとも部分的に導かれる。サンプル・エーロゾルは、本質的に粒子のないガス流とは反対方向に、又は、本質的に粒子のないガス流に対して所定の角度で、直接的に方向付けされ得る。よって、サンプル・エーロゾルの流れ方向は、本質的に粒子のないイオン化ガス流とは反対方向に流れ成分を有するように、サンプル・エーロゾルの流れは、装置に且つ本質的に粒子のないイオン化ガス流の方へ供給される。   The invention is based on the concept of providing an apparatus for monitoring particles in a channel or space containing an aerosol. Within the device, essentially the sample aerosol is supplied to the device as a countercurrent to an essentially particle-free gas. In other words, the sample aerosol stream is at least partially directed in a direction opposite to the essentially particle-free gas stream to mix the sample aerosol into the essentially particle-free gas stream. The sample aerosol can be directed directly in the opposite direction to the essentially particle-free gas stream or at a predetermined angle relative to the essentially particle-free gas stream. Thus, the sample aerosol flow is in the apparatus and essentially free of ionized gas flow so that the flow direction of the sample aerosol has a flow component in the opposite direction to the ionized gas flow essentially free of particles. It is supplied toward.

本考案の目的は、サンプル入口と入口チャンバとの間に配置されたサンプル供給チャネルを備える装置によって達成される。サンプル供給チャネルは、サンプル・エーロゾルの流れを、本質的に粒子のないガス流とは反対方向に入口チャンバに少なくとも部分的に供給するように配置される。装置の本体内にサンプル供給チャネルを設けることができる。一実施例では、サンプル供給チャネルは入口チャンバ内に設けられる。サンプル供給チャネルは、装置の本体及びエゼクタによって形成されることが可能であり、又は、別個のコンジットとすることができる。   The object of the present invention is achieved by an apparatus comprising a sample supply channel disposed between a sample inlet and an inlet chamber. The sample supply channel is arranged to at least partially supply the sample aerosol flow to the inlet chamber in a direction opposite to the essentially particle-free gas flow. A sample supply channel can be provided in the body of the device. In one embodiment, the sample supply channel is provided in the inlet chamber. The sample supply channel can be formed by the body of the device and the ejector, or can be a separate conduit.

本考案の利点は、サンプル・エーロゾルの流れを、本質的に粒子のないイオン化ガス流に対して、反対方向に少なくとも部分的に方向付けることにより、サンプル・エーロゾルと本質的に粒子のないイオン化ガス流との効果的な混合がもたらされることである。サンプル・エーロゾルの流れと本質的に粒子のないイオン化ガス流との効果的な混合により、サンプル・エーロゾルの流れの中の粒子の帯電が向上且つ加速する。これにより、サンプル・エーロゾルの流れの中の粒子全てが確実に帯電される。粒子監視装置の動作はサンプル・エーロゾルの流れの中の粒子を帯電させることに基づく。したがって、サンプル・エーロゾルの流れの中の粒子の効率的且つ信頼できる帯電により、装置の動作が向上し、信頼できる正確な測定結果がもたらされることになる。   An advantage of the present invention is that the sample aerosol and the essentially particle-free ionized gas by directing the sample aerosol stream at least partially in the opposite direction relative to the essentially particle-free ionized gas stream. Effective mixing with the flow. Effective mixing of the sample aerosol stream with the essentially particle-free ionized gas stream improves and accelerates the charging of the particles in the sample aerosol stream. This ensures that all particles in the sample aerosol stream are charged. The operation of the particle monitor is based on charging the particles in the sample aerosol stream. Thus, efficient and reliable charging of particles in the sample aerosol stream will improve the operation of the device and provide reliable and accurate measurement results.

以下で、添付の図面を参照しながら、好ましい実施例に関連して本考案をより詳細に説明する。   In the following, the invention will be described in more detail in connection with a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings.

微粒子を監視する装置の一実施例の概略図である。It is the schematic of one Example of the apparatus which monitors microparticles | fine-particles. 微粒子を監視する装置の別の実施例の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of another embodiment of an apparatus for monitoring particulates.

図1は、微粒子、とりわけ、1μm未満の直径を有する粒子を監視する装置1の一実施例を示す。当該装置は本体17を有し、本体17内に、微粒子を監視又は測定するためにサンプル・エーロゾルの流れが導かれる。装置1は、エーロゾル・ダクト11に接続され、エーロゾル・ダクト11内には、エーロゾルの流れFが存在する。よって、装置1は、エーロゾルの流れFの中の微粒子を監視するように配置される。エーロゾル・ダクトは、工業プロセスの排気ダクト又は換気ダクトであってもよい。或いは、エーロゾル・ダクトは、エーロゾルを含む任意の空間、又は、エーロゾルの流れFを有する任意のダクト若しくはチャネルであってもよい。   FIG. 1 shows an embodiment of an apparatus 1 for monitoring particulates, in particular particles having a diameter of less than 1 μm. The apparatus has a body 17 in which a sample aerosol stream is directed to monitor or measure particulates. The device 1 is connected to an aerosol duct 11 in which an aerosol stream F exists. Thus, the device 1 is arranged to monitor particulates in the aerosol stream F. The aerosol duct may be an industrial process exhaust duct or ventilation duct. Alternatively, the aerosol duct may be any space containing the aerosol or any duct or channel having an aerosol flow F.

装置1は、サンプル・エーロゾルの流れAを装置1へ導くためのサンプル入口2を備える。サンプル入口2は、エーロゾル・ダクト11及び装置1の内部と流体連通する。装置1は、好ましくは、分析されたサンプル・エーロゾルの流れBが装置1から排気される際に通るサンプル出口10も備える。図1の実施例では、分析されたサンプル・エーロゾルBは、エーロゾル・ダクト11に戻される。分析されたサンプル・エーロゾルBを周囲大気又は他の場所へ直接的に案内するように、サンプル出口10を配置することもできる。したがって、装置1は、サンプル・エーロゾルAを収集せず、又は蓄えない。代替実施例では、装置は、1つ又は複数のサンプル入口を備えるサンプル入口構成体2を備えることもできる。さらに、装置は、1つ又は複数のサンプル出口を備えるサンプル出口構成体10を備えることもできる。図1では、サンプル入口2及びサンプル出口10は、短いチャネルとして示されるが、代替実施例では、サンプル入口2及びサンプル出口10は、装置1の本体17に設けられた単なる開口であってもよい。   The device 1 comprises a sample inlet 2 for directing a sample aerosol stream A to the device 1. The sample inlet 2 is in fluid communication with the aerosol duct 11 and the interior of the device 1. The apparatus 1 also preferably comprises a sample outlet 10 through which the analyzed sample aerosol stream B is exhausted from the apparatus 1. In the embodiment of FIG. 1, the analyzed sample aerosol B is returned to the aerosol duct 11. The sample outlet 10 can also be arranged to guide the analyzed sample aerosol B directly to the ambient atmosphere or elsewhere. Therefore, the device 1 does not collect or store the sample aerosol A. In an alternative embodiment, the device may comprise a sample inlet arrangement 2 comprising one or more sample inlets. Furthermore, the apparatus can also comprise a sample outlet arrangement 10 comprising one or more sample outlets. In FIG. 1, the sample inlet 2 and the sample outlet 10 are shown as short channels, but in an alternative embodiment, the sample inlet 2 and the sample outlet 10 may be just an opening provided in the body 17 of the device 1. .

装置1は、入口チャンバ4を備え、サンプル入口2は、エーロゾル・ダクト11と入口チャンバ4との間で流体連通するように配置される。装置は、清浄で粒子のないガスCを入口チャンバ4へと供給するためのガス供給源をさらに備える。ガス供給源は、ガス供給接続18を備え、ガス供給接続18を介して、清浄なガスが、ガス源からもたらされ得る。ガスから粒子を本質的に除去するために、フィルタなどでガスを清浄にすることができる。清浄なガスは、空気又は他の適切なガスであってもよい。清浄なガスを、ガス源から温度調整器に送り込むことができ、温度調整器は、空気の加熱又は冷却いずれかを行うことができる。電磁バルブを切り替えることにより、フロー・コントローラへガスを送り込むことができ、清浄なガス流Cを所望の値に設定することができる。フロー・コントローラを、例えば、加減弁、臨界開口、フロー・メータ、マス・フロー・コントローラなどとすることができる。フロー・コントローラを、加圧ガスから粒子を本質的に除去するフィルタに接続することができ、それによって、加圧ガス内の粒子濃度は、サンプル・エーロゾルの流れA内の粒子濃度よりも際立って低くなる。次に、清浄なガスは、ガス供給接続18を通して測定装置1に送り込まれる。   The apparatus 1 comprises an inlet chamber 4, and the sample inlet 2 is arranged in fluid communication between the aerosol duct 11 and the inlet chamber 4. The apparatus further comprises a gas supply for supplying clean and particle-free gas C to the inlet chamber 4. The gas supply source comprises a gas supply connection 18 via which clean gas can come from the gas source. The gas can be cleaned, such as with a filter, to essentially remove particles from the gas. The clean gas may be air or other suitable gas. Clean gas can be pumped from a gas source to the temperature regulator, which can either heat or cool the air. By switching the electromagnetic valve, gas can be sent to the flow controller, and the clean gas flow C can be set to a desired value. The flow controller can be, for example, an adjustable valve, a critical opening, a flow meter, a mass flow controller, or the like. The flow controller can be connected to a filter that essentially removes particles from the pressurized gas so that the particle concentration in the pressurized gas is more prominent than the particle concentration in the sample aerosol stream A. Lower. The clean gas is then fed into the measuring device 1 through the gas supply connection 18.

装置1は、清浄なガスの供給チャネル16をさらに備え、清浄なガスの供給チャネル16を通して、清浄なガスが装置1の入口チャンバ4に送り込まれる。清浄なガスの供給チャネルは、入口チャンバ4の中へ開口するノズル・ヘッド6を備える。清浄なガスの供給源は、清浄なガスをノズル・ヘッド6から入口チャンバ4に送り込む前又はその間に清浄なガスの少なくとも一部をイオン化するイオン化デバイス14も備える。図1の実施例では、イオン化デバイスは、清浄なガスの供給チャネル16内に延在するコロナ・ニードル14である。ノズル・ヘッド6及びコロナ・ニードル14は、有利には、コロナ・ニードル14がノズル・ヘッド6付近に本質的に延在するように配置される。これにより、コロナ・ニードル14は清潔なままであり、イオン生成が向上する。コロナ・ニードル14は、1つ又は複数の電気絶縁体20によって、清浄なガスのチャネル、及び、装置1の本体17から分離される。上記にしたがって、ガスの供給チャネル16は、本質的に粒子のないイオン化ガス流Cを入口チャンバ4にもたらすように配置される。   The apparatus 1 further comprises a clean gas supply channel 16 through which clean gas is fed into the inlet chamber 4 of the apparatus 1. The clean gas supply channel comprises a nozzle head 6 that opens into the inlet chamber 4. The source of clean gas also includes an ionization device 14 that ionizes at least a portion of the clean gas before or during delivery of the clean gas from the nozzle head 6 to the inlet chamber 4. In the embodiment of FIG. 1, the ionization device is a corona needle 14 that extends into a clean gas supply channel 16. The nozzle head 6 and the corona needle 14 are advantageously arranged so that the corona needle 14 extends essentially in the vicinity of the nozzle head 6. This keeps the corona needle 14 clean and improves ion production. The corona needle 14 is separated from the clean gas channel and the body 17 of the device 1 by one or more electrical insulators 20. In accordance with the above, the gas supply channel 16 is arranged to provide an essentially particle-free ionized gas stream C to the inlet chamber 4.

装置は、エゼクタ24をさらに備える。したがって、エゼクタ24は中細チャネルを形成する中細ノズル24と、エゼクタ24のスロート8とを備える。エゼクタ24は、中細ノズルのベンチュリ効果を利用して、主流体流の圧力エネルギを運動エネルギに変換する、ポンプのようなデバイスである。運動エネルギは、側方流体流を吸引する及び側方流体流の吸引を同伴する低圧ゾーンを作り出す。主流体流及び側方流体流は、少なくとも部分的にエゼクタ24で混合される。主流体流及び側方流体流は、エゼクタ入口開口部7を通してエゼクタ・スロート8に送り込まれる。エゼクタ24のスロート8を通過後、混合流体が膨張し且つ速度が低下し、結果として、速度エネルギを圧力エネルギに変換し戻すことによって混合流体の再圧縮が生じる。代替実施例では、装置は、1つ又は複数の清浄なガスの供給チャネル16、コロナ・ニードル14及びエゼクタ24を備えることもできる。   The apparatus further includes an ejector 24. Accordingly, the ejector 24 includes a medium-thin nozzle 24 that forms a medium-thin channel and the throat 8 of the ejector 24. The ejector 24 is a pump-like device that converts the pressure energy of the main fluid stream to kinetic energy using the venturi effect of a medium nozzle. Kinetic energy creates a low pressure zone that draws side fluid flow and entrains side fluid flow. The main fluid stream and the side fluid stream are mixed at least partially in the ejector 24. The main fluid flow and the side fluid flow are fed into the ejector throat 8 through the ejector inlet opening 7. After passing through the throat 8 of the ejector 24, the mixed fluid expands and decreases in velocity, resulting in recompression of the mixed fluid by converting velocity energy back into pressure energy. In an alternative embodiment, the apparatus may also comprise one or more clean gas supply channels 16, corona needles 14 and ejectors 24.

図1の実施例では、本質的に粒子のないイオン化ガス流Cは、主流としてエゼクタのスロート8に送り込まれる。したがって、清浄なガスの供給チャネル16及びノズル・ヘッド6は、本質的に粒子のないガス流Cを高速でスロート8に送り込むように配置される。本質的に粒子のないガス流Cの速度は、音速、又は、音速に近い速度が好ましい。エゼクタ24では、本質的に粒子のないガス流Cは、サンプル入口2に対して吸引力を形成し、サンプル・エーロゾルの流れAが入口チャンバ4に吸引され得るようにする。サンプル・エーロゾルの流れAは、エゼクタ24の側方流を形成する。サンプル・エーロゾルの流れAの流量は、本質的に、エゼクタ24の形状、及び、本質的に粒子のないイオン化ガス流Cの流量によってのみ左右される。好ましい実施例では、主流Cの側方流Aに対する比率は小さく、好ましくは1:1未満であり、より好ましくは1:3未満である。上記によると、サンプル・エーロゾルの流れAを装置1に積極的に送り込む必要はないが、それは、清浄なガスの供給源及びエゼクタ24によって吸引されることが可能である。   In the embodiment of FIG. 1, an essentially particle-free ionized gas stream C is fed into the ejector throat 8 as the main stream. Accordingly, the clean gas supply channel 16 and the nozzle head 6 are arranged to feed an essentially particle-free gas stream C into the throat 8 at high speed. The velocity of the gas flow C which is essentially free of particles is preferably a sonic velocity or a velocity close to the sonic velocity. In the ejector 24, the essentially particle-free gas stream C creates a suction force against the sample inlet 2 so that the sample aerosol stream A can be sucked into the inlet chamber 4. The sample aerosol stream A forms the lateral flow of the ejector 24. The flow rate of the sample aerosol stream A is essentially dependent only on the shape of the ejector 24 and the flow rate of the ionized gas stream C, which is essentially free of particles. In a preferred embodiment, the ratio of mainstream C to sidestream A is small, preferably less than 1: 1, more preferably less than 1: 3. According to the above, the sample aerosol stream A need not be actively fed into the apparatus 1, but it can be aspirated by a source of clean gas and the ejector 24.

本質的に粒子のないイオン化ガス流C、及び、サンプル・エーロゾルの流れは、入口チャンバ4及びエゼクタ24で混合され、それにより、サンプル・エーロゾルの流れAの粒子は、イオン化された清浄なガス流Cによる混合が行われる間に帯電されるようになっている。装置1は、イオン捕捉室22をさらに備える。イオン捕捉室22は、サンプル・エーロゾルの流れAの粒子に付着していないイオンを除去するためのイオン・トラップ12を備える。イオン・トラップ12は、上記の自由イオンを除去するための収集電圧を備える。自由イオンを捕捉するために使用される電圧は、装置1の設計パラメータに左右されるが、通常、イオン・トラップ12の電圧は、10V〜30kVである。また、イオン・トラップ12の電圧は、除去された核モードの粒子又は凝集モードの最小粒子に対してさえも調節され得る。   The essentially particle-free ionized gas stream C and the sample aerosol stream are mixed in the inlet chamber 4 and the ejector 24 so that the particles in the sample aerosol stream A are ionized clean gas stream. It is charged while mixing by C is performed. The apparatus 1 further includes an ion trapping chamber 22. The ion capture chamber 22 includes an ion trap 12 for removing ions not attached to the particles of the sample aerosol stream A. The ion trap 12 has a collection voltage for removing the free ions. The voltage used to trap free ions depends on the design parameters of the device 1, but typically the voltage on the ion trap 12 is between 10V and 30kV. Also, the voltage of the ion trap 12 can be adjusted for even removed nuclear mode particles or even aggregate mode smallest particles.

混合されたサンプル・エーロゾル及び本質的に清浄なガスは、サンプル・エーロゾルのイオン化粒子と共に出口10を通して装置1から放出される。出口10は、吐出流Bを装置1から外へ排出するために、イオン捕捉室22と流体連通する。出口10は、吐出流Bをエーロゾル・ダクト11に戻すか、周囲大気又は他の場所に供給するように配置され得る。   The mixed sample aerosol and essentially clean gas are discharged from the device 1 through the outlet 10 along with the ionized particles of the sample aerosol. The outlet 10 is in fluid communication with the ion capture chamber 22 in order to discharge the discharge flow B out of the device 1. The outlet 10 may be arranged to return the discharge stream B back to the aerosol duct 11 or to the ambient atmosphere or elsewhere.

エーロゾル・ダクト11内のエーロゾルFの粒子は、サンプル・エーロゾルの流れAの帯電した粒子によって運ばれる電荷を測定することによって監視される。好ましい実施例では、エーロゾルFの粒子は、帯電した粒子と共に装置1から漏出する電荷を測定することによって監視される。帯電した粒子によって運ばれる電荷の測定を多くの他の方法によって行うことができる。一実施例では、帯電した粒子によって運ばれる電荷を、サンプル出口10から漏出する正味電流を測定することによって測定することができる。小電流を通常はpAレベルで測定することができるように、装置1全体を周囲のシステムから分離する。分離された装置(すなわち、本体17の壁内のパイント)と周囲のシステムの接地点との間で電位計を組み立てることができる。この種の構成によって、電位計は、イオン化粒子と共に、分離された装置1から漏出する電荷を測定することができる。換言すると、この種の構成により漏出する電流が測定される。   The aerosol F particles in the aerosol duct 11 are monitored by measuring the charge carried by the charged particles of the sample aerosol stream A. In a preferred embodiment, the aerosol F particles are monitored by measuring the charge leaking from the device 1 along with the charged particles. Measurement of the charge carried by the charged particles can be made by many other methods. In one example, the charge carried by the charged particles can be measured by measuring the net current leaking from the sample outlet 10. The entire device 1 is isolated from the surrounding system so that small currents can be measured, usually at the pA level. An electrometer can be assembled between the isolated device (ie, a pint in the wall of the body 17) and the ground point of the surrounding system. With this type of configuration, the electrometer can measure the charge leaking from the separated device 1 along with the ionized particles. In other words, the leakage current is measured by this type of configuration.

本考案では、入口チャンバ4内での本質的に粒子のないイオン化ガス流とサンプル・エーロゾルとの混合は、サンプル・エーロゾルの流れCを、本質的に粒子のないガス流Cとは反対方向に入口チャンバ4に少なくとも部分的に送り込むことによって向上する。したがって、装置1は、サンプル供給チャネル5を備える。図5では、サンプル供給チャネル5は、サンプル・エーロゾルを、本質的に粒子のないガス流Cとは本質的に反対方向に入口チャンバ4へと送り込むように配置される。図1に示されるように、サンプル供給チャネル5は、エゼクタ・スロート8及び清浄なガスの供給チャネル16と本質的に平行に延在する。よって、サンプル・エーロゾルは、本質的に粒子のないイオン化ガス流Cに対する向流として、矢印Dの方向に、入口チャンバ4に送り込まれる。   In the present invention, mixing of the essentially particle-free ionized gas stream and the sample aerosol in the inlet chamber 4 causes the sample aerosol stream C to flow in the opposite direction to the essentially particle-free gas stream C. This is improved by at least partially feeding the inlet chamber 4. The device 1 therefore comprises a sample supply channel 5. In FIG. 5, the sample supply channel 5 is arranged to pump the sample aerosol into the inlet chamber 4 in a direction essentially opposite to the essentially particle-free gas stream C. As shown in FIG. 1, the sample supply channel 5 extends essentially parallel to the ejector throat 8 and the clean gas supply channel 16. Thus, the sample aerosol is fed into the inlet chamber 4 in the direction of arrow D as a countercurrent to the ionized gas stream C, which is essentially free of particles.

図1に示されるように、サンプル供給チャネル5は、サンプル入口2と入口チャンバ4との間に配置される。この配置により、サンプル・エーロゾルと本質的に粒子のないイオン化ガスとが、入口チャンバ4内でそれぞれ反対方向に流れると、それらは、効率的に混合される。図1の実施例では、サンプル入口2は、ノズル・ヘッド6の下流に設けられ、サンプル供給チャネル5は、サンプル入口2から清浄なガスの供給チャネル16とは反対方向に延在する。さらに、サンプル入口2は、エゼクタ入口開口部7の下流に設けられ、サンプル供給チャネル5は、本質的に粒子のないガス流Cの流れ方向に、実質的にサンプル入口2とエゼクタ入口開口部7との間に延在する。図1の実施例では、サンプル供給チャネル5は、装置の本体17内に設けられる。サンプル供給チャネルを、入口チャンバ4内に少なくとも部分的に設けることもできる。図1のサンプル供給チャネルは、装置の本体17の側壁とエゼクタ24の構造体とによって形成される。しかしながら、サンプル供給チャネルを、装置1の本体17内に、又は、入口チャンバ4内に配置される別個のコンジット又はパイプなどによって設けることもできる。   As shown in FIG. 1, the sample supply channel 5 is disposed between the sample inlet 2 and the inlet chamber 4. With this arrangement, as the sample aerosol and the essentially particle-free ionized gas flow in opposite directions in the inlet chamber 4, they are efficiently mixed. In the embodiment of FIG. 1, the sample inlet 2 is provided downstream of the nozzle head 6, and the sample supply channel 5 extends from the sample inlet 2 in the opposite direction to the clean gas supply channel 16. Furthermore, the sample inlet 2 is provided downstream of the ejector inlet opening 7, and the sample supply channel 5 is substantially in the direction of flow of the gas flow C essentially free of particles, the sample inlet 2 and the ejector inlet opening 7. Extending between. In the embodiment of FIG. 1, the sample supply channel 5 is provided in the body 17 of the device. A sample supply channel can also be provided at least partially in the inlet chamber 4. The sample supply channel of FIG. 1 is formed by the side wall of the body 17 of the device and the structure of the ejector 24. However, the sample supply channel can also be provided by a separate conduit or pipe or the like disposed in the body 17 of the apparatus 1 or in the inlet chamber 4.

図2は、本質的に粒子のないガス流Cとは反対方向に、又は換言すると、本質的に粒子のないガス流Cの流れ方向に対して所定の角度で、サンプル・エーロゾルが少なくとも部分的に送り込まれる本考案の別の実施例を示す。一実施例では、サンプル・エーロゾルの流れは、本質的に粒子のないガス流Cの流れ方向に対して45度未満の角度で、入口チャンバ4に送り込まれる。別の実施例では、サンプル・エーロゾルの流れは、本質的に粒子のないガス流Cの流れ方向に対する30度未満の角度で、入口チャンバ4に送り込まれるのが好ましい。上記角度は十分に小さいものでなければならず、サンプル供給チャネルは、本質的に粒子のないイオン化ガス流Cが本質的に粒子のないイオン化ガスの流れによってサンプル供給チャネル5へもたらされる圧力が高すぎないように配置されなければならない。これは、本質的に粒子のないイオン化ガス流がサンプル供給チャネルへ入り込むことができないことを意味する。これにより、エーロゾルのチャネルから装置までの吸引が確実に維持される。図2に示されるように、サンプル供給チャネル5は、矢印Dの方向に、本質的に粒子のないイオン化ガス流Cへ向かう角度で、サンプル・エーロゾルの流れを方向付けすることで、その流れが効率的に混合され、サンプル・エーロゾルの粒子が帯電されるようにする。これにより、サンプル・エーロゾルの粒子が急速にイオン化される。   FIG. 2 shows that the sample aerosol is at least partially in a direction opposite to the essentially particle-free gas stream C, or in other words at a predetermined angle with respect to the flow direction of the essentially particle-free gas stream C. 3 shows another embodiment of the present invention sent to In one embodiment, the sample aerosol stream is fed into the inlet chamber 4 at an angle of less than 45 degrees relative to the flow direction of the essentially particle-free gas stream C. In another embodiment, the sample aerosol stream is preferably fed into the inlet chamber 4 at an angle of less than 30 degrees relative to the flow direction of the essentially particle-free gas stream C. The angle must be small enough so that the sample supply channel has a high pressure at which the essentially particle-free ionized gas stream C is brought into the sample supply channel 5 by the essentially particle-free ionized gas stream. It must be arranged so that it is not too much. This means that an essentially particle-free ionized gas stream cannot enter the sample supply channel. This ensures that suction from the aerosol channel to the device is maintained. As shown in FIG. 2, the sample supply channel 5 directs the flow of sample aerosol in the direction of arrow D at an angle toward the essentially particle-free ionized gas stream C so that the flow is It is mixed efficiently so that the sample aerosol particles are charged. This causes sample aerosol particles to be rapidly ionized.

図2に示されるように、サンプル供給チャネルは、本質的に粒子のないガス流Cの方へ、サンプル・エーロゾルの対向流を少なくとも部分的にもたらす。これは、サンプル供給チャネル5を45度未満の角度で、好ましくは、図2に示されるように、エゼクタ・スロート8、又は、本質的に粒子のないイオン化ガス流C、若しくは、清浄なガスの供給チャネル16の流れ方向に対して30度未満に延在するように配置することによって達成される。図2の実施例では、サンプル入口2は、ノズル・ヘッド6の下流に設けられ、サンプル供給チャネル5は、清浄なガス供給チャネル16とは反対方向の角度でサンプル入口2から延在する。さらにサンプル入口2は、エゼクタ入口開口部7の下流に設けられ、サンプル供給チャネル5は、実質的にサンプル入口2とエゼクタ入口開口部7との間に延在する。図2の実施例では、サンプル供給チャネル5は、装置の本体17内に設けられる。サンプル供給チャネルを、少なくとも部分的に入口チャンバ4内に設けることもできる。図1のサンプル供給チャネルは、エゼクタ24の構造体によって形成される。しかしながら、サンプル供給チャネルを、装置1の本体17内に又は入口チャンバ4内に配置された別個のコンジット又はパイプなどによって設けることもできる。また、サンプル供給チャネル5を設けるために、他の構造上の特徴を装置に追加することもできる。   As shown in FIG. 2, the sample supply channel at least partially provides a counter-flow of sample aerosol toward the essentially particle-free gas stream C. This is because the sample feed channel 5 is at an angle of less than 45 degrees, preferably as shown in FIG. 2, an ejector throat 8 or an essentially particle-free ionized gas stream C or clean gas. This is achieved by arranging to extend below 30 degrees relative to the flow direction of the supply channel 16. In the embodiment of FIG. 2, the sample inlet 2 is provided downstream of the nozzle head 6, and the sample supply channel 5 extends from the sample inlet 2 at an angle opposite to the clean gas supply channel 16. Furthermore, the sample inlet 2 is provided downstream of the ejector inlet opening 7, and the sample supply channel 5 extends substantially between the sample inlet 2 and the ejector inlet opening 7. In the embodiment of FIG. 2, the sample supply channel 5 is provided in the body 17 of the device. A sample supply channel can also be provided at least partially in the inlet chamber 4. The sample supply channel of FIG. 1 is formed by the structure of the ejector 24. However, the sample supply channel can also be provided by a separate conduit or pipe or the like disposed in the body 17 of the apparatus 1 or in the inlet chamber 4. Other structural features can also be added to the device to provide the sample supply channel 5.

技術の進歩に伴って、本考案の基本的概念をさまざまな方法で実行可能であることは、当業者には明らかである。したがって、本考案及びその実施例は上記実例に制限されるのではなく、実用新案登録請求の範囲内で変更可能である。   It will be apparent to those skilled in the art that as technology advances, the basic concepts of the present invention can be implemented in a variety of ways. Therefore, the present invention and its embodiments are not limited to the above-described examples, but can be changed within the scope of the utility model registration request.

Claims (16)

エーロゾルを含むチャネル(11)又は空間内の粒子(54)を監視する装置(1)であって、前記装置(1)は、
入口チャンバ(4)と、
エゼクタ(24)と、
本質的に粒子のないガス流(C)を、前記入口チャンバ(4)を介して前記エゼクタ(24)に送り込むように配置されるガス供給源(6、16、18)と、
前記ガス供給源(6、16、18)及び前記エゼクタ(24)によってもたらされる吸引によって前記チャネル(11)又は前記空間から前記入口チャンバ(4)へとサンプル・エーロゾルの流れ(A)をもたらすように配置される少なくとも1つのサンプル入口(2)とを備え、
前記装置(1)は、前記サンプル・エーロゾルを前記本質的に粒子のないガス流(C)に混合するために、前記サンプル入口(2)と前記入口チャンバ(4)との間に配置されるサンプル供給チャネル(5)をさらに備え、
前記サンプル供給チャネル(5)は、前記サンプル・エーロゾルの流れ(A)を前記本質的に粒子のないガス流(C)とは反対方向に少なくとも部分的に方向付けるように配置されることを特徴とする、装置。
A device (1) for monitoring particles (54) in a channel (11) or space containing an aerosol, said device (1) comprising:
An inlet chamber (4);
The ejector (24),
A gas source (6, 16, 18) arranged to send an essentially particle-free gas stream (C) to the ejector (24) via the inlet chamber (4);
The sample aerosol flow (A) from the channel (11) or the space to the inlet chamber (4) by the suction provided by the gas source (6, 16, 18) and the ejector (24). And at least one sample inlet (2) arranged in the
The device (1) is arranged between the sample inlet (2) and the inlet chamber (4) to mix the sample aerosol into the essentially particle-free gas stream (C). A sample supply channel (5);
The sample supply channel (5) is arranged to direct the sample aerosol stream (A) at least partially in a direction opposite to the essentially particle-free gas stream (C). And the device.
前記サンプル供給チャネル(5)は、前記サンプル・エーロゾルの流れ(A)を前記本質的に粒子のないガス流(C)とは反対方向に本質的に方向付けるように配置されることを特徴とする、請求項1に記載の装置。   The sample supply channel (5) is arranged to essentially direct the sample aerosol stream (A) in a direction opposite to the essentially particle-free gas stream (C). The apparatus of claim 1. 前記サンプル供給チャネル(5)は、前記サンプル・エーロゾルの流れ(A)を前記本質的に粒子のないガス流(C)に対して所定の角度で方向付けるように配置されることを特徴とする、請求項1に記載の装置。   The sample supply channel (5) is arranged to direct the sample aerosol stream (A) at a predetermined angle with respect to the essentially particle-free gas stream (C). The apparatus of claim 1. 前記サンプル供給チャネル(5)は、前記サンプル・エーロゾルの流れ(A)を前記本質的に粒子のないガス流(C)に対して45度未満の角度で方向付けるように配置されることを特徴とする、請求項3に記載の装置。   The sample supply channel (5) is arranged to direct the sample aerosol stream (A) at an angle of less than 45 degrees with respect to the essentially particle-free gas stream (C). The apparatus according to claim 3. 前記サンプル供給チャネル(5)は、前記サンプル・エーロゾルの流れ(A)を前記本質的に粒子のないガス流(C)に対して30度未満の角度で方向付けるように配置されることを特徴とする、請求項3又は4に記載の装置。   The sample supply channel (5) is arranged to direct the sample aerosol stream (A) at an angle of less than 30 degrees with respect to the essentially particle-free gas stream (C). The apparatus according to claim 3 or 4. 前記サンプル供給チャネル(5)は、前記本質的に粒子のないガス流(C)の方へ、前記サンプル・エーロゾルの流れ(A)の対向流を少なくとも部分的にもたらすように配置されることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか一項に記載の装置。   The sample feed channel (5) is arranged to at least partially provide a counter flow of the sample aerosol stream (A) towards the essentially particle-free gas stream (C). Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it is characterized in that 前記ガス供給源(6、16、18)は、前記本質的に粒子のないガス流(C)を前記エゼクタ(24)に送り込むように配置されるノズル・ヘッド(6)を備え、前記サンプル入口(2)は、前記ノズル・ヘッド(6)の下流に設けられることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか一項に記載の装置。   The gas source (6, 16, 18) comprises a nozzle head (6) arranged to feed the essentially particle-free gas stream (C) into the ejector (24), the sample inlet 7. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that (2) is provided downstream of the nozzle head (6). 前記エゼクタ(24)は、前記本質的に粒子のないガス流(C)と前記サンプル・エーロゾル(A)が前記エゼクタ(24)に供給される際に通るエゼクタ入口開口部(7)を備え、前記サンプル入口(2)は、前記エゼクタ入口開口部(7)の下流に設けられることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか一項に記載の装置。   The ejector (24) comprises an ejector inlet opening (7) through which the essentially particle-free gas stream (C) and the sample aerosol (A) are fed to the ejector (24); 8. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the sample inlet (2) is provided downstream of the ejector inlet opening (7). 前記サンプル供給チャネル(5)は、前記本質的に粒子のないガス流(C)の流れ方向に、前記サンプル入口(2)と前記エゼクタ入口開口部(7)との間に延在することを特徴とする、請求項8に記載の装置。   The sample supply channel (5) extends between the sample inlet (2) and the ejector inlet opening (7) in the flow direction of the essentially particle-free gas flow (C). Device according to claim 8, characterized. 前記エゼクタ(24)は、前記本質的に粒子のないガス流(C)と前記サンプル・エーロゾル(A)とが流れる際に通るエゼクタ・スロート(8)を備え、前記サンプル供給チャネル(5)は前記エゼクタ・スロート(8)と本質的に平行に延在するように配置されることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか一項に記載の装置。   The ejector (24) comprises an ejector throat (8) through which the essentially particle-free gas stream (C) and the sample aerosol (A) flow, the sample supply channel (5) 10. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it is arranged to extend essentially parallel to the ejector throat (8). 前記エゼクタ(24)は、前記本質的に粒子のないガス流(C)と前記サンプル・エーロゾル(A)とが流れる際に通る前記エゼクタ・スロート(8)を備え、前記サンプル供給チャネル(5)は、45度未満、好ましくは、前記エゼクタ・スロート(8)に対して30度未満の角度に延在するように配置されることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか一項に記載の装置。   The ejector (24) comprises the ejector throat (8) through which the essentially particle-free gas stream (C) and the sample aerosol (A) flow, the sample supply channel (5) Is arranged to extend at an angle of less than 45 degrees, preferably less than 30 degrees with respect to the ejector throat (8). The device described in 1. 前記装置(1)は本体(17)を備え、前記サンプル供給チャネル(5)は前記装置(1)の前記本体(17)内に設けられることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか一項に記載の装置。   The device (1) comprises a body (17), the sample supply channel (5) being provided in the body (17) of the device (1), A device according to claim 1. 前記サンプル供給チャネル(5)は前記入口チャンバ(4)内に少なくとも部分的に設けられることを特徴とする、請求項1から12までのいずれか一項に記載の装置。   Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the sample supply channel (5) is at least partly provided in the inlet chamber (4). 前記サンプル供給チャネル(5)は、前記装置(1)の前記本体(17)と前記エゼクタ(24)とによって形成されることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか一項に記載の装置。   14. The sample supply channel (5) according to claim 1, wherein the sample supply channel (5) is formed by the body (17) and the ejector (24) of the device (1). Equipment. 前記サンプル供給チャネル(5)は、前記装置(1)の前記本体(17)内に配置される別個のコンジットによって形成されることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか一項に記載の装置。   14. The sample supply channel (5) according to any one of claims 1 to 13, characterized in that it is formed by a separate conduit arranged in the body (17) of the device (1). The device described. 前記装置(1)は、前記本質的に粒子のないガス流(C)の少なくとも一部をイオン化するイオン化デバイス(14)を備えることを特徴とする、請求項1から15までのいずれか一項に記載の装置。   16. The device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an ionization device (14) for ionizing at least part of the essentially particle-free gas stream (C). The device described in 1.
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